[发明专利]用于钻土和其他硬质材料的钻头

说明书

一种用于穿过土钻孔的钻头组件，该钻头包括：钻头主体，沿钻头主体的纵向轴线在第一端和第二端之间延伸，连接装置定位在钻头主体的第一端，用于将钻头主体结合到旋转轴，以向钻头主体提供旋转扭矩；切割头，其包括前尖端部分和尾部接收部分，前尖端部分用于切入土，该尾部接收部分用于在由接收部分限定的内腔中接收钻头主体的第二端，以允许切割头可去除地结合至钻头主体的第二端；保持装置，以将钻头主体的第二端保持在切割尖端的接收部分中。

技术领域

本发明涉及用于钻穿土、混凝土和其他硬质材料的钻头。

背景技术

对现有技术的方法、装置或文件的任何参考文件均不应被视为构成它们形成或构成公知常识的一部分的任何证据或认可。

专用钻头用于在各种目的中钻探井眼、井孔和土中的其他孔，包括水井、油气井、注入井、地热井、监测井、采矿中使用的孔等。这些钻头有两种常见类型：圆锥滚子钻头和固定切割器钻头。

通常通过将钻头附接或联接至旋转钻头的装置来钻探地球上的井眼和其他孔。钻头可直接附接到由电动机、发动机、驱动器或其他提供扭矩以旋转钻头的装置旋转的轴上。例如，在石油和天然气钻探中，钻头通常联接到钻柱的下端，而钻柱的下端又在上端处联接到地面上的电动机或驱动器，电动机或驱动器一起旋转钻柱和钻头。钻柱通常包括若干元件，这些元件可以包括特殊的井下马达，该马达配置成提供附加的或者如果没有提供地面马达或驱动器，则是转动钻头的唯一手段。

固定切割器钻头通常包括多个切割器，例如非常耐用的多晶金刚石复合片(PDC)切割器、碳化钨切割器、天然或合成金刚石或它们的组合。这些钻头被称为固定切割器钻头，因为它们采用定位在选定位置或随机分布的一个或多个固定刀片上的切割元件。固定的切割器在地层上滑动，以通过剪切操作去除岩石。通过各种改进，与制造固定切割器的较高的前期成本相比，固定切割器的耐用性已得到充分提高，以使其在钻孔过程中在节省时间方面具有成本效益。

需要具有成本效益且坚固的钻头，其能够更好地钻穿各种天然和/或人造地层或物体，包括土、钢、铝、混凝土、铸铁和其他硬质材料。还希望提供一种易于维修的钻头。

发明内容

在一个方面，本发明提供了一种用于穿过土钻孔的钻头组件，该钻头包括：

钻头主体，沿钻头主体的纵向轴线在第一端和第二端之间延伸，连接装置定位在钻头主体的第一端，用于将钻头主体联接到旋转轴，以向钻头主体提供旋转扭矩；

切割头，其包括前尖端部分和尾部接收部分，前尖端部分用于切入土，该尾部接收部分用于在由接收部分限定的内腔中接收钻头主体的第二端，以允许切割头可去除地联接至钻头主体的第二端；以及

保持装置，以将钻头主体的第二端保持在切割头的接收部分中。

在实施例中，钻头主体包括沿钻头主体的外壁定位的限位构件，以限制切割头的接收部分朝向钻头主体的第一端的轴向运动，从而接合保持装置。在实施例中，限位构件可以被成形为周向形成的限位构件，以与切割头的接收部分接合并限制轴向运动。

在实施例中，连接装置包括在钻头主体的第一端处或邻近钻头主体的第一端沿着外壁部分设置的螺旋螺纹，以将钻头主体联接至旋转轴，以向钻头主体提供旋转扭矩。

在实施例中，切割头的尖端部分包括多晶金刚石复合片(PDC)材料。

在实施例中，钻头主体还包括沿钻头主体的纵向轴线从第一端延伸至第二端的孔，提供该孔以将润滑剂输送到钻头主体的第二端。

在实施例中，钻头主体的第二端包括润滑剂释放装置，以将润滑剂释放到切割尖端的内腔中，从而润滑钻头主体的第二端的轴承表面和切割尖端的内部轴承表面。

在实施例中，钻头组件还包括：定位在钻头主体的第一端处的填充润滑剂接头；以及定位在钻头主体的第二端处的释放接头。